kernel/time/tick-sched.c

   1 /*
   2  *  linux/kernel/time/tick-sched.c
   3  *
   4  *  Copyright(C) 2005-2006, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
   5  *  Copyright(C) 2005-2007, Red Hat, Inc., Ingo Molnar
   6  *  Copyright(C) 2006-2007  Timesys Corp., Thomas Gleixner
   7  *
   8  *  No idle tick implementation for low and high resolution timers
   9  *
  10  *  Started by: Thomas Gleixner and Ingo Molnar
  11  *
  12  *  Distribute under GPLv2.
  13  */
  14 #include <linux/cpu.h>
  15 #include <linux/err.h>
  16 #include <linux/hrtimer.h>
  17 #include <linux/interrupt.h>
  18 #include <linux/kernel_stat.h>
  19 #include <linux/percpu.h>
  20 #include <linux/profile.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/module.h>
  23 #include <linux/irq_work.h>
  24 #include <linux/posix-timers.h>
  25 #include <linux/perf_event.h>
  26 #include <linux/context_tracking.h>
  27
  28 #include <asm/irq_regs.h>
  29
  30 #include "tick-internal.h"
  31
  32 #include <trace/events/timer.h>
  33
  34 /*
  35  * Per cpu nohz control structure
  36  */
  37 static DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
  38
  39 /*
  40  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
  41  */
  42 static ktime_t last_jiffies_update;
  43
  44 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  45 {
  46         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  47 }
  48
  49 /*
  50  * Must be called with interrupts disabled !
  51  */
  52 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
  53 {
  54         unsigned long ticks = 0;
  55         ktime_t delta;
  56
  57         /*
  58          * Do a quick check without holding jiffies_lock:
  59          */
  60         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  61         if (delta.tv64 < tick_period.tv64)
  62                 return;
  63
  64         /* Reevalute with jiffies_lock held */
  65         write_seqlock(&jiffies_lock);
  66
  67         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  68         if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) {
  69
  70                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
  71                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
  72                                                 tick_period);
  73
  74                 /* Slow path for long timeouts */
  75                 if (unlikely(delta.tv64 >= tick_period.tv64)) {
  76                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
  77
  78                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
  79
  80                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
  81                                                            incr * ticks);
  82                 }
  83                 do_timer(++ticks);
  84
  85                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
  86                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
  87         } else {
  88                 write_sequnlock(&jiffies_lock);
  89                 return;
  90         }
  91         write_sequnlock(&jiffies_lock);
  92         update_wall_time();
  93 }
  94
  95 /*
  96  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
  97  */
  98 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
  99 {
 100         ktime_t period;
 101
 102         write_seqlock(&jiffies_lock);
 103         /* Did we start the jiffies update yet ? */
 104         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
 105                 last_jiffies_update = tick_next_period;
 106         period = last_jiffies_update;
 107         write_sequnlock(&jiffies_lock);
 108         return period;
 109 }
 110
 111
 112 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
 113 {
 114         int cpu = smp_processor_id();
 115
 116 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 117         /*
 118          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 119          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 120          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 121          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 122          * jiffies_lock.
 123          */
 124         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 125             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
 126                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 127 #endif
 128
 129         /* Check, if the jiffies need an update */
 130         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 131                 tick_do_update_jiffies64(now);
 132 }
 133
 134 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
 135 {
 136 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 137         /*
 138          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 139          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 140          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 141          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 142          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 143          * when we go busy again does not account too much ticks.
 144          */
 145         if (ts->tick_stopped) {
 146                 touch_softlockup_watchdog();
 147                 if (is_idle_task(current))
 148                         ts->idle_jiffies++;
 149         }
 150 #endif
 151         update_process_times(user_mode(regs));
 152         profile_tick(CPU_PROFILING);
 153 }
 154
 155 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 156 cpumask_var_t tick_nohz_full_mask;
 157 cpumask_var_t housekeeping_mask;
 158 bool tick_nohz_full_running;
 159
 160 static bool can_stop_full_tick(void)
 161 {
 162         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 163
 164         if (!sched_can_stop_tick()) {
 165                 trace_tick_stop(0, "more than 1 task in runqueue\n");
 166                 return false;
 167         }
 168
 169         if (!posix_cpu_timers_can_stop_tick(current)) {
 170                 trace_tick_stop(0, "posix timers running\n");
 171                 return false;
 172         }
 173
 174         if (!perf_event_can_stop_tick()) {
 175                 trace_tick_stop(0, "perf events running\n");
 176                 return false;
 177         }
 178
 179         /* sched_clock_tick() needs us? */
 180 #ifdef CONFIG_HAVE_UNSTABLE_SCHED_CLOCK
 181         /*
 182          * TODO: kick full dynticks CPUs when
 183          * sched_clock_stable is set.
 184          */
 185         if (!sched_clock_stable()) {
 186                 trace_tick_stop(0, "unstable sched clock\n");
 187                 /*
 188                  * Don't allow the user to think they can get
 189                  * full NO_HZ with this machine.
 190                  */
 191                 WARN_ONCE(tick_nohz_full_running,
 192                           "NO_HZ FULL will not work with unstable sched clock");
 193                 return false;
 194         }
 195 #endif
 196
 197         return true;
 198 }
 199
 200 static void nohz_full_kick_work_func(struct irq_work *work)
 201 {
 202         /* Empty, the tick restart happens on tick_nohz_irq_exit() */
 203 }
 204
 205 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
 206         .func = nohz_full_kick_work_func,
 207 };
 208
 209 /*
 210  * Kick this CPU if it's full dynticks in order to force it to
 211  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 212  * This kick, unlike tick_nohz_full_kick_cpu() and tick_nohz_full_kick_all(),
 213  * is NMI safe.
 214  */
 215 void tick_nohz_full_kick(void)
 216 {
 217         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 218                 return;
 219
 220         irq_work_queue(this_cpu_ptr(&nohz_full_kick_work));
 221 }
 222
 223 /*
 224  * Kick the CPU if it's full dynticks in order to force it to
 225  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 226  */
 227 void tick_nohz_full_kick_cpu(int cpu)
 228 {
 229         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 230                 return;
 231
 232         irq_work_queue_on(&per_cpu(nohz_full_kick_work, cpu), cpu);
 233 }
 234
 235 static void nohz_full_kick_ipi(void *info)
 236 {
 237         /* Empty, the tick restart happens on tick_nohz_irq_exit() */
 238 }
 239
 240 /*
 241  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 242  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 243  */
 244 void tick_nohz_full_kick_all(void)
 245 {
 246         if (!tick_nohz_full_running)
 247                 return;
 248
 249         preempt_disable();
 250         smp_call_function_many(tick_nohz_full_mask,
 251                                nohz_full_kick_ipi, NULL, false);
 252         tick_nohz_full_kick();
 253         preempt_enable();
 254 }
 255
 256 /*
 257  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 258  * It might need the tick due to per task/process properties:
 259  * perf events, posix cpu timers, ...
 260  */
 261 void __tick_nohz_task_switch(void)
 262 {
 263         unsigned long flags;
 264
 265         local_irq_save(flags);
 266
 267         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 268                 goto out;
 269
 270         if (tick_nohz_tick_stopped() && !can_stop_full_tick())
 271                 tick_nohz_full_kick();
 272
 273 out:
 274         local_irq_restore(flags);
 275 }
 276
 277 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 278 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
 279 {
 280         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
 281         if (cpulist_parse(str, tick_nohz_full_mask) < 0) {
 282                 pr_warning("NOHZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 283                 free_bootmem_cpumask_var(tick_nohz_full_mask);
 284                 return 1;
 285         }
 286         tick_nohz_full_running = true;
 287
 288         return 1;
 289 }
 290 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 291
 292 static int tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
 293                                        unsigned long action,
 294                                        void *hcpu)
 295 {
 296         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
 297
 298         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
 299         case CPU_DOWN_PREPARE:
 300                 /*
 301                  * The boot CPU handles housekeeping duty (unbound timers,
 302                  * workqueues, timekeeping, ...) on behalf of full dynticks
 303                  * CPUs. It must remain online when nohz full is enabled.
 304                  */
 305                 if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
 306                         return NOTIFY_BAD;
 307                 break;
 308         }
 309         return NOTIFY_OK;
 310 }
 311
 312 static int tick_nohz_init_all(void)
 313 {
 314         int err = -1;
 315
 316 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 317         if (!alloc_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 318                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 319                 return err;
 320         }
 321         err = 0;
 322         cpumask_setall(tick_nohz_full_mask);
 323         tick_nohz_full_running = true;
 324 #endif
 325         return err;
 326 }
 327
 328 void __init tick_nohz_init(void)
 329 {
 330         int cpu;
 331
 332         if (!tick_nohz_full_running) {
 333                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 334                         return;
 335         }
 336
 337         if (!alloc_cpumask_var(&housekeeping_mask, GFP_KERNEL)) {
 338                 WARN(1, "NO_HZ: Can't allocate not-full dynticks cpumask\n");
 339                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 340                 tick_nohz_full_running = false;
 341                 return;
 342         }
 343
 344         /*
 345          * Full dynticks uses irq work to drive the tick rescheduling on safe
 346          * locking contexts. But then we need irq work to raise its own
 347          * interrupts to avoid circular dependency on the tick
 348          */
 349         if (!arch_irq_work_has_interrupt()) {
 350                 pr_warning("NO_HZ: Can't run full dynticks because arch doesn't "
 351                            "support irq work self-IPIs\n");
 352                 cpumask_clear(tick_nohz_full_mask);
 353                 cpumask_copy(housekeeping_mask, cpu_possible_mask);
 354                 tick_nohz_full_running = false;
 355                 return;
 356         }
 357
 358         cpu = smp_processor_id();
 359
 360         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
 361                 pr_warning("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n", cpu);
 362                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
 363         }
 364
 365         cpumask_andnot(housekeeping_mask,
 366                        cpu_possible_mask, tick_nohz_full_mask);
 367
 368         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
 369                 context_tracking_cpu_set(cpu);
 370
 371         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
 372         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %*pbl.\n",
 373                 cpumask_pr_args(tick_nohz_full_mask));
 374
 375         /*
 376          * We need at least one CPU to handle housekeeping work such
 377          * as timekeeping, unbound timers, workqueues, ...
 378          */
 379         WARN_ON_ONCE(cpumask_empty(housekeeping_mask));
 380 }
 381 #endif
 382
 383 /*
 384  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 385  */
 386 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 387 /*
 388  * NO HZ enabled ?
 389  */
 390 static int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
 391 unsigned long tick_nohz_active  __read_mostly;
 392 /*
 393  * Enable / Disable tickless mode
 394  */
 395 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 396 {
 397         if (!strcmp(str, "off"))
 398                 tick_nohz_enabled = 0;
 399         else if (!strcmp(str, "on"))
 400                 tick_nohz_enabled = 1;
 401         else
 402                 return 0;
 403         return 1;
 404 }
 405
 406 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 407
 408 int tick_nohz_tick_stopped(void)
 409 {
 410         return __this_cpu_read(tick_cpu_sched.tick_stopped);
 411 }
 412
 413 /**
 414  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 415  *
 416  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 417  *
 418  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 419  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 420  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
 421  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
 422  */
 423 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 424 {
 425         unsigned long flags;
 426
 427         __this_cpu_write(tick_cpu_sched.idle_waketime, now);
 428
 429         local_irq_save(flags);
 430         tick_do_update_jiffies64(now);
 431         local_irq_restore(flags);
 432
 433         touch_softlockup_watchdog();
 434 }
 435
 436 /*
 437  * Updates the per cpu time idle statistics counters
 438  */
 439 static void
 440 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 441 {
 442         ktime_t delta;
 443
 444         if (ts->idle_active) {
 445                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 446                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 447                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 448                 else
 449                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 450                 ts->idle_entrytime = now;
 451         }
 452
 453         if (last_update_time)
 454                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 455
 456 }
 457
 458 static void tick_nohz_stop_idle(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 459 {
 460         update_ts_time_stats(smp_processor_id(), ts, now, NULL);
 461         ts->idle_active = 0;
 462
 463         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 464 }
 465
 466 static ktime_t tick_nohz_start_idle(struct tick_sched *ts)
 467 {
 468         ktime_t now = ktime_get();
 469
 470         ts->idle_entrytime = now;
 471         ts->idle_active = 1;
 472         sched_clock_idle_sleep_event();
 473         return now;
 474 }
 475
 476 /**
 477  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
 478  * @cpu: CPU number to query
 479  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 480  * counters if NULL.
 481  *
 482  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
 483  * CPU, in microseconds.
 484  *
 485  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 486  * and is as accurate as ktime_get() is.
 487  *
 488  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 489  */
 490 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 491 {
 492         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 493         ktime_t now, idle;
 494
 495         if (!tick_nohz_active)
 496                 return -1;
 497
 498         now = ktime_get();
 499         if (last_update_time) {
 500                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 501                 idle = ts->idle_sleeptime;
 502         } else {
 503                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 504                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 505
 506                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 507                 } else {
 508                         idle = ts->idle_sleeptime;
 509                 }
 510         }
 511
 512         return ktime_to_us(idle);
 513
 514 }
 515 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 516
 517 /**
 518  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
 519  * @cpu: CPU number to query
 520  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 521  * counters if NULL.
 522  *
 523  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
 524  * CPU, in microseconds.
 525  *
 526  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 527  * and is as accurate as ktime_get() is.
 528  *
 529  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 530  */
 531 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 532 {
 533         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 534         ktime_t now, iowait;
 535
 536         if (!tick_nohz_active)
 537                 return -1;
 538
 539         now = ktime_get();
 540         if (last_update_time) {
 541                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 542                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 543         } else {
 544                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 545                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 546
 547                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 548                 } else {
 549                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 550                 }
 551         }
 552
 553         return ktime_to_us(iowait);
 554 }
 555 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 556
 557 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 558 {
 559         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 560         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 561
 562         /* Forward the time to expire in the future */
 563         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 564
 565         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 566                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 567         else
 568                 tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
 569 }
 570
 571 static inline bool local_timer_softirq_pending(void)
 572 {
 573         return local_softirq_pending() & BIT(TIMER_SOFTIRQ);
 574 }
 575
 576 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 577                                          ktime_t now, int cpu)
 578 {
 579         struct clock_event_device *dev = __this_cpu_read(tick_cpu_device.evtdev);
 580         u64 basemono, next_tick, next_tmr, next_rcu, delta, expires;
 581         unsigned long seq, basejiff;
 582         ktime_t tick;
 583
 584         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 585         do {
 586                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 587                 basemono = last_jiffies_update.tv64;
 588                 basejiff = jiffies;
 589         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 590         ts->last_jiffies = basejiff;
 591
 592         /*
 593          * Keep the periodic tick, when RCU, architecture or irq_work
 594          * requests it.
 595          * Aside of that check whether the local timer softirq is
 596          * pending. If so its a bad idea to call get_next_timer_interrupt()
 597          * because there is an already expired timer, so it will request
 598          * immeditate expiry, which rearms the hardware timer with a
 599          * minimal delta which brings us back to this place
 600          * immediately. Lather, rinse and repeat...
 601          */
 602         if (rcu_needs_cpu(basemono, &next_rcu) || arch_needs_cpu() ||
 603             irq_work_needs_cpu() || local_timer_softirq_pending()) {
 604                 next_tick = basemono + TICK_NSEC;
 605         } else {
 606                 /*
 607                  * Get the next pending timer. If high resolution
 608                  * timers are enabled this only takes the timer wheel
 609                  * timers into account. If high resolution timers are
 610                  * disabled this also looks at the next expiring
 611                  * hrtimer.
 612                  */
 613                 next_tmr = get_next_timer_interrupt(basejiff, basemono);
 614                 ts->next_timer = next_tmr;
 615                 /* Take the next rcu event into account */
 616                 next_tick = next_rcu < next_tmr ? next_rcu : next_tmr;
 617         }
 618
 619         /*
 620          * If the tick is due in the next period, keep it ticking or
 621          * restart it proper.
 622          */
 623         delta = next_tick - basemono;
 624         if (delta <= (u64)TICK_NSEC) {
 625                 tick.tv64 = 0;
 626                 if (!ts->tick_stopped)
 627                         goto out;
 628                 if (delta == 0) {
 629                         /* Tick is stopped, but required now. Enforce it */
 630                         tick_nohz_restart(ts, now);
 631                         goto out;
 632                 }
 633         }
 634
 635         /*
 636          * If this cpu is the one which updates jiffies, then give up
 637          * the assignment and let it be taken by the cpu which runs
 638          * the tick timer next, which might be this cpu as well. If we
 639          * don't drop this here the jiffies might be stale and
 640          * do_timer() never invoked. Keep track of the fact that it
 641          * was the one which had the do_timer() duty last. If this cpu
 642          * is the one which had the do_timer() duty last, we limit the
 643          * sleep time to the timekeeping max_deferement value.
 644          * Otherwise we can sleep as long as we want.
 645          */
 646         delta = timekeeping_max_deferment();
 647         if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 648                 tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 649                 ts->do_timer_last = 1;
 650         } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 651                 delta = KTIME_MAX;
 652                 ts->do_timer_last = 0;
 653         } else if (!ts->do_timer_last) {
 654                 delta = KTIME_MAX;
 655         }
 656
 657 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 658         /* Limit the tick delta to the maximum scheduler deferment */
 659         if (!ts->inidle)
 660                 delta = min(delta, scheduler_tick_max_deferment());
 661 #endif
 662
 663         /* Calculate the next expiry time */
 664         if (delta < (KTIME_MAX - basemono))
 665                 expires = basemono + delta;
 666         else
 667                 expires = KTIME_MAX;
 668
 669         expires = min_t(u64, expires, next_tick);
 670         tick.tv64 = expires;
 671
 672         /* Skip reprogram of event if its not changed */
 673         if (ts->tick_stopped && (expires == dev->next_event.tv64))
 674                 goto out;
 675
 676         /*
 677          * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 678          * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 679          * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 680          * first call we save the current tick time, so we can restart
 681          * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 682          */
 683         if (!ts->tick_stopped) {
 684                 nohz_balance_enter_idle(cpu);
 685                 calc_load_enter_idle();
 686
 687                 ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 688                 ts->tick_stopped = 1;
 689                 trace_tick_stop(1, " ");
 690         }
 691
 692         /*
 693          * If the expiration time == KTIME_MAX, then we simply stop
 694          * the tick timer.
 695          */
 696         if (unlikely(expires == KTIME_MAX)) {
 697                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 698                         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 699                 goto out;
 700         }
 701
 702         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 703                 hrtimer_start(&ts->sched_timer, tick, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 704         else
 705                 tick_program_event(tick, 1);
 706 out:
 707         /* Update the estimated sleep length */
 708         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 709         return tick;
 710 }
 711
 712 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 713 {
 714         /* Update jiffies first */
 715         tick_do_update_jiffies64(now);
 716         update_cpu_load_nohz();
 717
 718         calc_load_exit_idle();
 719         touch_softlockup_watchdog();
 720         /*
 721          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 722          */
 723         ts->tick_stopped  = 0;
 724         ts->idle_exittime = now;
 725
 726         tick_nohz_restart(ts, now);
 727 }
 728
 729 static void tick_nohz_full_update_tick(struct tick_sched *ts)
 730 {
 731 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 732         int cpu = smp_processor_id();
 733
 734         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
 735                 return;
 736
 737         if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 738                 return;
 739
 740         if (can_stop_full_tick())
 741                 tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 742         else if (ts->tick_stopped)
 743                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
 744 #endif
 745 }
 746
 747 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 748 {
 749         /*
 750          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 751          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 752          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 753          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 754          * invoked.
 755          */
 756         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 757                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 758                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 759                 return false;
 760         }
 761
 762         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
 763                 ts->sleep_length = (ktime_t) { .tv64 = NSEC_PER_SEC/HZ };
 764                 return false;
 765         }
 766
 767         if (need_resched())
 768                 return false;
 769
 770         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 771                 static int ratelimit;
 772
 773                 if (ratelimit < 10 &&
 774                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 775                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 776                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 777                         ratelimit++;
 778                 }
 779                 return false;
 780         }
 781
 782         if (tick_nohz_full_enabled()) {
 783                 /*
 784                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 785                  * if there are full dynticks CPUs around
 786                  */
 787                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 788                         return false;
 789                 /*
 790                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 791                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 792                  */
 793                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 794                         return false;
 795         }
 796
 797         return true;
 798 }
 799
 800 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 801 {
 802         ktime_t now, expires;
 803         int cpu = smp_processor_id();
 804
 805         now = tick_nohz_start_idle(ts);
 806
 807         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 808                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 809
 810                 ts->idle_calls++;
 811
 812                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 813                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 814                         ts->idle_sleeps++;
 815                         ts->idle_expires = expires;
 816                 }
 817
 818                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 819                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 820         }
 821 }
 822
 823 /**
 824  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 825  *
 826  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 827  * Called when we start the idle loop.
 828  *
 829  * The arch is responsible of calling:
 830  *
 831  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 832  *  to sleep.
 833  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 834  */
 835 void tick_nohz_idle_enter(void)
 836 {
 837         struct tick_sched *ts;
 838
 839         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 840
 841         /*
 842          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 843          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 844          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 845          * exiting idle.
 846          */
 847         set_cpu_sd_state_idle();
 848
 849         local_irq_disable();
 850
 851         ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 852         ts->inidle = 1;
 853         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 854
 855         local_irq_enable();
 856 }
 857
 858 /**
 859  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 860  *
 861  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 862  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 863  * an RCU callback, etc...
 864  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 865  */
 866 void tick_nohz_irq_exit(void)
 867 {
 868         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 869
 870         if (ts->inidle)
 871                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 872         else
 873                 tick_nohz_full_update_tick(ts);
 874 }
 875
 876 /**
 877  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 878  *
 879  * Called from power state control code with interrupts disabled
 880  */
 881 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 882 {
 883         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 884
 885         return ts->sleep_length;
 886 }
 887
 888 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 889 {
 890 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 891         unsigned long ticks;
 892
 893         if (vtime_accounting_enabled())
 894                 return;
 895         /*
 896          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 897          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 898          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 899          */
 900         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 901         /*
 902          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 903          */
 904         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 905                 account_idle_ticks(ticks);
 906 #endif
 907 }
 908
 909 /**
 910  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 911  *
 912  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 913  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 914  * can use RCU again after this function is called.
 915  */
 916 void tick_nohz_idle_exit(void)
 917 {
 918         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 919         ktime_t now;
 920
 921         local_irq_disable();
 922
 923         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 924
 925         ts->inidle = 0;
 926
 927         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 928                 now = ktime_get();
 929
 930         if (ts->idle_active)
 931                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
 932
 933         if (ts->tick_stopped) {
 934                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
 935                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
 936         }
 937
 938         local_irq_enable();
 939 }
 940
 941 /*
 942  * The nohz low res interrupt handler
 943  */
 944 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 945 {
 946         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 947         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 948         ktime_t now = ktime_get();
 949
 950         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 951
 952         tick_sched_do_timer(now);
 953         tick_sched_handle(ts, regs);
 954
 955         /* No need to reprogram if we are running tickless  */
 956         if (unlikely(ts->tick_stopped))
 957                 return;
 958
 959         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 960         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
 961 }
 962
 963 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode)
 964 {
 965         if (!tick_nohz_enabled)
 966                 return;
 967         ts->nohz_mode = mode;
 968         /* One update is enough */
 969         if (!test_and_set_bit(0, &tick_nohz_active))
 970                 timers_update_migration(true);
 971 }
 972
 973 /**
 974  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
 975  */
 976 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
 977 {
 978         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
 979         ktime_t next;
 980
 981         if (!tick_nohz_enabled)
 982                 return;
 983
 984         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler))
 985                 return;
 986
 987         /*
 988          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
 989          * hrtimer_forward with the highres code.
 990          */
 991         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
 992         /* Get the next period */
 993         next = tick_init_jiffy_update();
 994
 995         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
 996         hrtimer_forward_now(&ts->sched_timer, tick_period);
 997         tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 1);
 998         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_LOWRES);
 999 }
1000
1001 /*
1002  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
1003  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
1004  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
1005  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
1006  * the first place.
1007  *
1008  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
1009  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
1010  * when idle is left.
1011  */
1012 static void tick_nohz_kick_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
1013 {
1014 #if 0
1015         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
1016         ktime_t delta;
1017
1018         /*
1019          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
1020          * already reached or less/equal than the tick period.
1021          */
1022         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1023         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1024                 return;
1025
1026         tick_nohz_restart(ts, now);
1027 #endif
1028 }
1029
1030 static inline void tick_nohz_irq_enter(void)
1031 {
1032         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1033         ktime_t now;
1034
1035         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1036                 return;
1037         now = ktime_get();
1038         if (ts->idle_active)
1039                 tick_nohz_stop_idle(ts, now);
1040         if (ts->tick_stopped) {
1041                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1042                 tick_nohz_kick_tick(ts, now);
1043         }
1044 }
1045
1046 #else
1047
1048 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1049 static inline void tick_nohz_irq_enter(void) { }
1050 static inline void tick_nohz_activate(struct tick_sched *ts, int mode) { }
1051
1052 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1053
1054 /*
1055  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1056  */
1057 void tick_irq_enter(void)
1058 {
1059         tick_check_oneshot_broadcast_this_cpu();
1060         tick_nohz_irq_enter();
1061 }
1062
1063 /*
1064  * High resolution timer specific code
1065  */
1066 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1067 /*
1068  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1069  * Called with interrupts disabled.
1070  */
1071 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1072 {
1073         struct tick_sched *ts =
1074                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1075         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1076         ktime_t now = ktime_get();
1077
1078         tick_sched_do_timer(now);
1079
1080         /*
1081          * Do not call, when we are not in irq context and have
1082          * no valid regs pointer
1083          */
1084         if (regs)
1085                 tick_sched_handle(ts, regs);
1086
1087         /* No need to reprogram if we are in idle or full dynticks mode */
1088         if (unlikely(ts->tick_stopped))
1089                 return HRTIMER_NORESTART;
1090
1091         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1092
1093         return HRTIMER_RESTART;
1094 }
1095
1096 static int sched_skew_tick;
1097
1098 static int __init skew_tick(char *str)
1099 {
1100         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1101
1102         return 0;
1103 }
1104 early_param("skew_tick", skew_tick);
1105
1106 /**
1107  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1108  */
1109 void tick_setup_sched_timer(void)
1110 {
1111         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1112         ktime_t now = ktime_get();
1113
1114         /*
1115          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1116          */
1117         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1118         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1119
1120         /* Get the next period (per cpu) */
1121         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1122
1123         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1124         if (sched_skew_tick) {
1125                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1126                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1127                 offset *= smp_processor_id();
1128                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1129         }
1130
1131         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1132         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1133         tick_nohz_activate(ts, NOHZ_MODE_HIGHRES);
1134 }
1135 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1136
1137 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1138 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1139 {
1140         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1141
1142 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1143         if (ts->sched_timer.base)
1144                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1145 # endif
1146
1147         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1148 }
1149 #endif
1150
1151 /**
1152  * Async notification about clocksource changes
1153  */
1154 void tick_clock_notify(void)
1155 {
1156         int cpu;
1157
1158         for_each_possible_cpu(cpu)
1159                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1160 }
1161
1162 /*
1163  * Async notification about clock event changes
1164  */
1165 void tick_oneshot_notify(void)
1166 {
1167         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1168
1169         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1170 }
1171
1172 /**
1173  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1174  *
1175  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1176  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1177  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1178  * or runtime). Called with interrupts disabled.
1179  */
1180 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1181 {
1182         struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);
1183
1184         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1185                 return 0;
1186
1187         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1188                 return 0;
1189
1190         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1191                 return 0;
1192
1193         if (!allow_nohz)
1194                 return 1;
1195
1196         tick_nohz_switch_to_nohz();
1197         return 0;
1198 }